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218x定点运算实现g.729语音编解码<br /><br /> 最初我学的是飞行器的设计，可是到了毕业的时候觉得人际关系复杂，改看语音编解码了。试着去研究g.723.1,离职回家之后，在家看论文，实现g.723.1,当时不知道网上还有现成的程序。后来到了深圳，从事mp3方案的开发，最初以为很深奥，其实就是一些简单外观编写，对于底层的核心软件全部控制在台湾，别人打包封装后才发给大陆。后来，我越来越知道理论设计与工程实现之后的距离。离开了公司，自己出来设计产品.我很坚定一点，把事情做到最好，不能糊弄事，否则事也会糊弄你的。几翻周折，多次设计，开壳，终于把一款学习设计好到生产，生计不是问题。才想到一个长期的项目，选择了无线的语音传输。当时想得很简单，从ali的录音里截出mp3的数据流，然后发射给接收，用比较便宜的m5661p进行解码就可以了。用的rf模块是华普的rf01,rf02.确实是实现了，因为ali的7101Q的mp3有比特率是24kbps,80kbps,64kbps,128kbps,320kbps.我们选择了24kbps,原因是当时选的rf 最大的波特率为128kbps.而且波特率最大，误码率在，灵敏度越小。我们lay实现了，发现了一个实际的问题。16K采样率，1150个数据，(我记不是很清楚)，还有ali的数据包是512 byte,最后到接收端延时有0.6秒。客户绝对是不会接收的，只好采用64kbps。延时有0.4s,而且rf频带加宽，客户要求有64个频道。无法实现。我们改换了cc1100,用fifo中断的形式实现了128kbps 的mp3,延时0.25秒.当时我们很兴奋，可是一装机，拿到实现环境地走一圈，有四十米，24kbps有70米，于是我们打朋友帮忙调天线，调外围的元器件。只可惜那朋友的老婆很厉害，我们不敢多打搅。好在得到消息，在接收端加了一颗安吉仑的放大。效果真的不一样，这次是100米，很稳定的100米。可是又遇到问题了，cc1100有近距离饱和的问题，三米以内无法收到任何数据。到了这个时候，我们没有做任何工程，是放弃还是重新开始。智者齐工，提到拿一颗218x dsp自己写程序，把语音进行压缩，这样一切都在掌握之后。很简单的，如果一帧数据出现错误你应该怎样处理。我看了很我的语音编解码，当时选用2.4kbps,结果播放音乐，及背景噪音特别大的情况下，无法接收。同学付工，在设计数字对讲机，距离有3公里，知道他们用的是melp.他说效果也可以，我也在网上下载了源程序，定点运算。国内的硕士对其研究，太复杂了。我没有信心去做它。结果在网站找到了www.hawksoft.com/hawkvoice gsm 13kbps.管主已经优化定点运算，我确实用汇编做了。而且也实现了。主频跑到12M就可实现，rf的波特率为21kbps,之所以这么大，主要是有前导码，并且rf从idle转化到rx(tx)需要几个ms的时间。如果你发射之后不去idle状态，频率会发生偏移，所以要定期进行校准。我们把板lay成了小模块。Mic 加了放大，但是一直很模糊，总觉得听不清楚，拿给销售的一听，别人还说音质很好。智者齐工一听，就只摇头，特别是吹口哨，金属声特别严重。当时我们在等一颗rf 芯片si4432,20dbm.要在2008年底出来，当时的时候是2008的八月份。我这时有点后悔，当时在选择语音编码的时候为什么没有试听对比了。确实它是不是自己想要的。我当时认为gsm 13kbps就是现在的手机算法，手机的算法是8kbps,而我用的是13kbps,效果应该更好才对。于是又才拿出手机，对比其音质，真的差得很远。网上查资料才知道手机的算法是g.729<br /> 网站http://ronchen.blogbus.com/logs/3479175.html,告诉我到什么地方找源代码。我从itu网站下载了g.729a,g.729ab,g.729b,g.729I。我想后来的版本一定是最好的，所以直接用一最后的一个版本。进行移植分为几个步骤：对下载的定点运算，把工程分为三个文件.encode.c,decode.c.,common.c. ； 把所有的函数局部变量改为全局变量（主要是为了好调试，同时进行汇编程序编写，它的stack没有多大，）;对其数学函数如add,sub,等，在Analog DevicesVisualDSP 3.5 16-Bit218xlibsrclibetsi_src(自己装的仿真软件)找到了其汇编程序。对其进行检验，因为g.729有很多的加减乘饱和判断，当时218x设计的时候已经考虑到这些问题，你只些用ena ar_sat,或者if mv sat mr.就可以轻松实现。同时修改这些函数，之前的是stack进行参数传递，我们得把它改为寄存器传递参数。其实最后得出比较重要且省指令的为Lshr;L_shl输入为mr1,mr0,ar. 对于L_msu,L_mac没有必要有。因为输入的长整型可以放在MR,你可以用指令。输入参数，ay1,ay0,mx0.my0:<br /> Mr1 = ay1;<br /> Mr0 = ay0;<br /> Sr = ashift mr1 by 0(lo);<br /> Mr2 = sr1; (符号位);<br /> Mr = mr +mx0*my0(ss);<br /> If mv sat mt;<br />(其默认为dis m_mode);这比库里的程序经简单得多。<br /> 还有就是在循环体内多动脑筋，尽量用寄存器，比如在四层循环时多一条指令，就是多出64*8条指令。还有一些技巧，如:<br /> Cntr = x;<br /> Do outloop until ce;<br /> I1 = I2;<br /> MODIFY(I3,M1);<br /> MR = 0.MX0 = DM(I1,M1);<br /> MY0 = DM(I3,M1);<br />CNTR = Y;<br /> DO INNERLOOP UNTIL CE;<br /> MR = MR+MX0*MY0(SS),MX0=DM(I1,M1);<br />INNERLOOP : MY0 = DM(I3,M1);<br /> IF MV SAT MR;<br />Outloop:<br /> DM(I6,M5) = MR1;<br />上面的程序看似很简单，其实可以简化，即把i1的DM变量copy到PM空间，用程序这样实现:<br /> !copy (i1,i5,z);<br /> Cntr = x;<br /> Do outloop until ce;<br /> I7 = I5;<br /> MODIFY(I3,M1);<br /> MR = 0.MX0 = DM(I1,M1),MY0=PM(I7,M5);<br />CNTR = Y;<br /> DO INNERLOOP UNTIL CE;<br /> INNERLOOP : <br />MR = MR+MX0*MY0(SS),MX0=DM(I1,M1),MY0=PM(I7,M5);<br /> IF MV SAT MR;<br />Outloop: DM(I6,M5) = MR1;<br /> 这点技巧对于滤波计算及相关函数很有效。<br /> 我用的是visual dsp version 2.3.把让C语言运行，然后写汇编程序，main调用汇编程序（把控制权交给汇编），汇编程序调用C语言函数，这里把局部变量改为全局变量的必要性就出来了。对于一个C函数的编写，你可以写一半汇编，放心调用另一半C函数，而不必但心寄存器的初值。同时你还得有一份VC的程序。当你出错调试时，你可以对比VC的变量与你的全局变量。很快就找出问题。对于encode我选用了50帧的80word 做为输入，50 个10 bytes做为输出，很次改好一个C函数，运行一次，看运行的结果与50个10bytes进行比较，看是否一致.就这样改改停停，中途我孩子又出生了，加上还有学习的软件。到了一月份也就是在过年那几天才把编码程序写完，算了算也有二到三个月的时候。我一直担心的是运算量的问题，当时我用的是217x仿真去做，我心里越来越没有底，因为就50帧的数据，计算机仿真也在五分钟。我又看了国内的论文，有人提到用了89M可以实现。我就有了一点点底，别人也提到了一些简化的方法（论文我会以附件的形式给出）基音收索步长为2，大量测试减少饱和判断等等。当时我真是担心死了，好在我把仿真对象改到了2181，一运行，才得到了我写的汇编程序大约需要38M，这时我又到网上下载g729A版本，才发现里的已经简化了，正如我们国内硕士所说的方法，其实ITU早就做了这些工作。我忘了在什么忘网站上公布了其复杂度。其实g.729A编码为16M,g.729B为32M,我做的结果是38M。而且还没有优化，谢天谢地。可以也是无数祈祷的结果，荣耀归于神。<br /> 解码的程序就比较顺利，二周就写好了。运算的复杂度为8M.之后我移植到了硬件了，也就是几天的时候。结果不对，我知道也就是几条指令的原因：<br /> Ay0 = 0;<br />Cntr = x;<br /> Do searchmax UNTIL CE;<br /> Ay0 = dm(i1,m1);<br /> Af = ar – ay0<br />Searchmax:<br /> If l t ar = pass ay0;<br />其实在这是错的，在软件仿真没有问题，移值后出了问题，及用cntr最后一条指令不能为if l t ar = pass ay0;<br /> 改为 <br /> If it ar = pass ay0;<br />Searchmax: nop;<br /> 还有一个注意的地方就是设<br /> AR = DM(0x3FF3); /*SPORT0 WHEN MR0 = 0x8000,MR1++*/<br /> AR = SETBIT 12 OF AR;<br /> DM(0x3FF3) = AR;<br /> 在进行四舍五入的时候，mr0 = 0x8000为mr ++.<br /> 我把最后的结果写在下面<br /> 运算量 DM(ram) PM<br />Encode 36M 0x10b2 0xbe2<br />Decode 8M 0x1931 0x15f5<br />其实encode,decode公用程序为0x600.对于表格我是放在nor flash,启动之后拷到dm,大小为0xa8e,在上述dm内。<br />上面是软件仿真。拿到软件平台上实际测试：<br />Encode 60M用了 7.8ms, 32M 用了14.8M<br />Decode 32M 用了 3ms.<br /> 把rf 芯片加上去系统全部为60M,主要是rf占用了很多的时候，同时对于错误帧 的处理，还有自动静噪的处理等等。<br /> 教训，这次是幸运的，我应该在移植之前，充分确定其复杂度，占用系统资源大小。音质的确定，传音乐，各种情况下解码的输出是否可以接收。 <br /> 基本的数学函数如下，对于最后的语音音质及所收集的论文资料，及定点程序我以附件的程序存放于<br />http://www.sokutek.com/document.asp 有兴趣的朋友可以去下载<br /> 因果: chenshiyangyi@163.com<br /> .ENTRY L_mac_I1_I2;<br />L_mac_I1_I2:<br /> M1 = 1;<br /> MR = 0,MX0 = DM(I1,M1);<br /> MY0= DM(I2,M1);<br /> DO L_mac_I1_I2_Loop UNTIL CE;<br /> MR = MR + MX0*MY0(SS),MX0 = DM(I1,M1);<br />L_mac_I1_I2_Loop:<br /> MY0 = DM(I2,M1);<br /> IF MV SAT MR;<br /> <br /> RTS;<br /><br />.ENTRY L_mac_I1_I5;<br />L_mac_I1_I5:<br /> M1 = 1;<br /> M5 = 1;<br /> MR = 0,MX0 = DM(I1,M1),MY0 = PM(I5,M5);<br /> DO L_mac_I1_I5_Loop UNTIL CE;<br />L_mac_I1_I5_Loop:<br /> MR = MR + MX0*MY0(SS),MX0 = DM(I1,M1),MY0 = PM(I5,M5);<br /> IF MV SAT MR;<br /> <br /> RTS;<br /> <br /><br /><br />.EXTERNAL Overflow_;<br />/*****************************************************************/<br />/* Word16 div_s(Word16 var1, Word16 var2) */<br />/* */<br />/* var1: AY1 */<br />/* var2: AR */<br />/* result var_out: var1/var2 --AX1 */<br />/* */<br />/*****************************************************************/<br /><br />.ENTRY div_s1_;<br />div_s1_:<br /><br /> AF = AR - AY1;<br /> AX1 = 0x7fff; <br /> IF EQ RTS; <br /> IF LT JUMP div_err;<br /> AF = PASS AR;<br /><br /> IF EQ JUMP div_zero;<br /> IF LT JUMP div_err;<br /><br /> AF = PASS AY1;<br /> AX1 = 0x0; <br /> IF EQ RTS;<br /> IF LT JUMP div_err;<br /> AY0 = 0;<br /> DIVS AY1, AR; /* perform fractional division*/<br /> DIVQ AR;DIVQ AR;DIVQ AR;<br /> DIVQ AR;DIVQ AR;DIVQ AR;<br /> DIVQ AR;DIVQ AR;DIVQ AR;<br /> DIVQ AR;DIVQ AR;DIVQ AR;<br /> DIVQ AR;<br /> DIVQ AR;<br /> |
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